TÓM TẮT NHANH

Việc khắc phục các lỗi đúc khuôn liên quan đến việc xác định các khuyết tật như rỗ khí, nứt, vệt dòng chảy và ba via, những lỗi này bắt nguồn từ các vấn đề trong thiết kế khuôn, thông số quy trình hoặc chất lượng vật liệu. Mấu chốt để giải quyết các vấn đề này nằm ở phương pháp hệ thống nhằm tối ưu hóa các yếu tố như tốc độ tiêm, nhiệt độ vật liệu và khuôn, cũng như đảm bảo độ bền vững của bản thân khuôn đúc. Việc hiểu rõ nguyên nhân gốc rễ là bước đầu tiên để sản xuất ra các chi tiết chất lượng cao, không có khuyết tật.

Hiểu Rõ Nguyên Nhân Gốc Rễ Của Các Lỗi Đúc Khuôn

Việc khắc phục sự cố trong đúc khuôn một cách hiệu quả bắt đầu từ việc hiểu rõ nguồn gốc của các sự cố này. Hầu hết các khuyết tật đều có thể được truy nguyên về một trong ba nguyên nhân chính: vấn đề liên quan đến khuôn và mẫu, sự không nhất quán trong các thông số quy trình, hoặc các vấn đề về chất lượng vật liệu. Những yếu tố này thường có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, khi một vấn đề ở khu vực này có thể làm trầm trọng thêm sự cố ở khu vực khác. Việc chẩn đoán một cách hệ thống là chìa khóa để thực hiện giải pháp phù hợp và ngăn ngừa tái phát.

Các vấn đề về khuôn là nguồn gốc đáng kể gây ra khuyết tật. Một khuôn được thiết kế kém với hệ thống thoát khí không đầy đủ có thể giữ lại khí, dẫn đến hiện tượng rỗ khí. Tương tự, sự mài mòn và hư hỏng khuôn, chẳng hạn như xói mòn hoặc lệch vị trí giữa hai nửa khuôn, có thể gây ra ba via hoặc các chi tiết không khớp. Quản lý nhiệt độ khuôn cũng rất quan trọng; khuôn quá lạnh có thể gây ra các vệt chảy hoặc hiện tượng ngắt chảy lạnh, trong khi hiện tượng quá nhiệt cục bộ có thể dẫn đến hiện tượng hàn dính, khi hợp kim nóng chảy bám chặt vào bề mặt khuôn. Việc ngăn ngừa các vấn đề này cần bắt đầu từ giai đoạn thiết kế. Việc hợp tác với một nhà sản xuất có kinh nghiệm, sử dụng các mô phỏng CAE tiên tiến và duy trì tiêu chuẩn khuôn cao, như Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , là yếu tố then chốt để tạo ra các khuôn chắc chắn, giảm thiểu nguy cơ phát sinh khuyết tật ngay từ đầu.

Các thông số quy trình—các thiết lập cụ thể của máy đúc khuôn ép—phải được kiểm soát một cách chính xác. Các biến như tốc độ tiêm, áp suất và tốc độ làm nguội có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Ví dụ, tốc độ tiêm quá cao có thể tạo ra dòng chảy rối trong kim loại nóng chảy, làm mắc kẹt không khí và gây ra hiện tượng rỗ khí. Ngược lại, áp suất không đủ có thể dẫn đến việc khuôn không được điền đầy hoàn toàn, được gọi là hiện tượng điền thiếu. Thời gian của chu kỳ, bao gồm các giai đoạn đông đặc và làm nguội, phải được tối ưu hóa để ngăn ngừa các khuyết tật như nứt hoặc biến dạng do ứng suất nội sinh.

Cuối cùng, chất lượng của nguyên liệu thô là yếu tố cơ bản. Hợp kim kim loại nóng chảy phải sạch, ở nhiệt độ chính xác và được khử khí đúng cách. Các tạp chất hoặc inclusion trong hợp kim, như oxit hay xỉ, có thể tạo ra các điểm yếu bên trong sản phẩm đúc, dẫn đến hỏng hóc về kết cấu. Thành phần hóa học cũng rất quan trọng; ví dụ, hàm lượng sắt thấp trong một hợp kim nhôm có thể làm tăng nguy cơ dính khuôn. Việc kiểm soát chặt chẽ độ tinh khiết và nhiệt độ của hợp kim sẽ đảm bảo vật liệu hoạt động ổn định, dự đoán được trong quá trình đúc.

Xử lý các lỗi bề mặt thường gặp

Các lỗi bề mặt thường là những khuyết tật dễ nhận biết nhất trên chi tiết đúc khuôn, ảnh hưởng đến cả hình dạng bên ngoài và trong một số trường hợp là chức năng của chi tiết. Các vấn đề phổ biến bao gồm rỗ khí, bong bóng khí, vệt dòng chảy và vết nứt. Mỗi loại đều có nguyên nhân riêng biệt và đòi hỏi phương pháp xử lý sự cố cụ thể để khắc phục. Việc hiểu rõ các dấu hiệu trực quan này là bước đầu tiên để chẩn đoán vấn đề quy trình cơ bản.

Rỗ khí và Bong bóng khí là các khuyết tật liên quan mật thiết với nhau, gây ra bởi khí bị giữ lại trong kim loại. Rỗ khí xuất hiện dưới dạng các lỗ nhỏ, thường tròn, trên hoặc ngay dưới bề mặt. Bong bóng khí là các vết phồng lên trên bề mặt, hình thành khi khí bị giữ lại giãn nở và làm biến dạng lớp vỏ mỏng bên ngoài của vật đúc, đặc biệt trong quá trình xử lý nhiệt hoặc đẩy chi tiết ra khỏi khuôn. Nguyên nhân chính là do không khí bị giữ lại trong quá trình điền đầy khuôn một cách hỗn loạn hoặc khí được giải phóng từ chất chống dính khuôn.

1. Kiểm tra chất lượng vật liệu: Đảm bảo hợp kim sạch, khô và được khử khí đúng cách trước khi sử dụng.
2. Tối ưu hóa Thông số Tiêm: Giảm tốc độ tiêm để tạo dòng chảy tầng và giảm thiểu xáo trộn.
3. Cải thiện thoát khí: Kiểm tra các rãnh thoát khí và kênh tràn của khuôn phải sạch và có kích thước phù hợp để cho phép không khí thoát ra khỏi buồng. Việc sử dụng hệ thống khuôn chân không là một giải pháp rất hiệu quả.
4. Kiểm soát chất bôi trơn: Sử dụng chất tách khuôn chất lượng cao và phun với lượng vừa đủ để tránh sinh ra quá nhiều khí.

Vết chảy và Vết nứt liên quan đến việc quản lý nhiệt và ứng suất. Vết chảy (hoặc vết hàn nguội) là những vệt, đường hoặc hoa văn trên bề mặt theo đường đi của kim loại đang đông đặc. Chúng xuất hiện khi kim loại nóng chảy nguội quá nhanh khi tiếp xúc với bề mặt khuôn, ngăn cản các dòng kim loại riêng biệt hòa trộn hoàn toàn. Vết nứt là những đường gãy có thể do ứng suất nhiệt từ làm nguội nhanh hoặc không đều, hoặc do ứng suất cơ học trong quá trình đẩy sản phẩm ra.

1. Điều chỉnh nhiệt độ: Tăng nhiệt độ của khuôn và kim loại nóng chảy để cải thiện độ chảy loãng và ngăn ngừa đông đặc sớm.
2. Tối ưu hóa hệ thống rót: Thiết kế lại vị trí và kích thước cổng rót để đảm bảo khuôn được điền đầy nhanh chóng và đồng đều, giảm thiểu khoảng cách mà kim loại phải di chuyển.
3. Cải thiện quản lý nhiệt: Đảm bảo hệ thống làm mát của khuôn hoạt động đúng cách để tránh các gradient nhiệt không đồng đều gây ra ứng suất.
4. Xem xét lại hình dạng chi tiết: Giảm thiểu sự thay đổi đột ngột về độ dày thành và thêm các góc lượn lớn để làm giảm các điểm tập trung ứng suất nơi thường phát sinh vết nứt.

Giải quyết các khuyết tật bên trong và cấu trúc

Trong khi các khuyết tật bề mặt gây vấn đề về mặt hình thức, các khuyết tật bên trong có thể làm mất tính toàn vẹn cấu trúc của một bộ phận, dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng trong thực tế. Các khuyết tật bên trong chính bao gồm xốp co ngót và tạp chất, trong khi một khuyết tật quan trọng khác là hiện tượng hàn dính (soldering) ảnh hưởng đến bề mặt. Những lỗi này thường ẩn khuất và đòi hỏi kiểm soát quy trình cẩn thận cùng quản lý vật liệu chặt chẽ để ngăn ngừa.

Xốp do co ngót xuất hiện dưới dạng các khoảng trống hoặc hốc sắc cạnh, gồ ghề bên trong vật đúc, thường gặp ở các phần dày hơn. Hiện tượng này xảy ra khi kim loại nóng chảy co lại trong quá trình đông đặc, và không có đủ kim loại lỏng để lấp đầy khoảng trống bị bỏ lại. Nguyên nhân thường là do thiết kế chi tiết không hợp lý, chẳng hạn như độ dày thành không đồng đều, hoặc cấp liệu không đủ từ hệ thống rót. Để ngăn ngừa hiện tượng xốp co, điều cần thiết là phải thiết kế các chi tiết với độ dày thành đồng đều nếu có thể. Để biết thêm thông tin về việc phòng ngừa khuyết tật, Dynacast cung cấp một hướng dẫn chi tiết về chủ đề này. Quản lý nhiệt hiệu quả cùng với các cổng rót và bẫy khí được tính toán đúng kích thước cũng rất quan trọng để đảm bảo việc cấp liệu đầy đủ trong suốt quá trình đông đặc.

Hàn là một khuyết tật khi hợp kim nóng chảy liên kết hóa học với bề mặt khuôn. Điều này làm hư hại cả chi tiết khi đẩy ra lẫn bản thân khuôn, dẫn đến thời gian ngừng hoạt động và chi phí sửa chữa cao. Hiện tượng hàn dính thường xuất hiện dưới dạng một vùng hoặc đường gồ ghề trên sản phẩm đúc. Nguyên nhân thường là do nhiệt độ cục bộ quá cao, bề mặt khuôn bị xói mòn hoặc thành phần hợp kim không phù hợp, đặc biệt là hàm lượng sắt thấp trong các hợp kim nhôm. Các biện pháp phòng ngừa bao gồm:

• Đảm bảo làm mát khuôn đúng cách để tránh các điểm nóng.
• Kiểm soát thành phần hóa học của hợp kim, đặc biệt là duy trì hàm lượng sắt trong khoảng từ 0,8% đến 1,1% đối với một số hợp kim nhất định.
• Sử dụng chất tách khuôn chất lượng cao để tạo thành lớp ngăn cách bảo vệ.
• Đánh bóng buồng khuôn để loại bỏ bất kỳ độ nhám nào có thể trở thành điểm bám cho hiện tượng hàn dính.

CÁC THÀNH PHẦN là các hạt ngoại lai bị mắc kẹt bên trong ma trận kim loại. Những hạt này có thể là kim loại (ví dụ: xỉ) hoặc phi kim loại (ví dụ: cát từ khuôn, oxit hoặc mảnh vật liệu chịu lửa). Các inclusion tạo ra các điểm tập trung ứng suất làm giảm đáng kể độ bền của chi tiết và có thể khởi phát vết nứt khi chịu tải. Các nguồn chủ yếu bao gồm hợp kim không tinh khiết, làm sạch kim loại nóng chảy không đầy đủ hoặc mảnh vụn trong buồng khuôn. Theo một danh sách toàn diện bởi Dolin Casting , việc đảm bảo độ sạch sẽ tuyệt đối là rất quan trọng. Điều này bao gồm việc sử dụng các thỏi kim loại sạch, vớt kỹ lớp xỉ trên bề mặt kim loại nóng chảy, làm sạch gàu rót và dụng cụ, cũng như đảm bảo buồng khuôn không còn mảnh vụn trước mỗi lần đúc.

Khắc phục các khuyết tật về kích thước và hình học

Các khuyết tật về kích thước và hình học liên quan đến hình dạng cuối cùng và độ chính xác của vật đúc, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng lắp ráp và hoạt động của nó trong một cụm chi tiết. Các vấn đề phổ biến trong nhóm này bao gồm ba via, biến dạng và lệch khuôn. Những khuyết tật này thường cho thấy các sự cố liên quan đến máy đúc áp lực, khuôn đúc hoặc ứng suất nhiệt trong quá trình làm nguội. Việc khắc phục chúng là cần thiết để duy trì hiệu quả sản xuất và giảm chi phí gia công sau chế tạo.

Chớp là một lớp kim loại mỏng, không mong muốn hình thành dọc theo đường chia khuôn của vật đúc hoặc xung quanh các chốt đẩy. Hiện tượng này xảy ra khi kim loại nóng chảy thoát ra khỏi buồng khuôn dưới áp lực cao. Nguyên nhân phổ biến nhất là lực kẹp khuôn không đủ từ máy, bề mặt đường chia khuôn bị mài mòn hoặc hư hỏng, hoặc áp lực tiêm quá mức. Một giải thích chi tiết từ Rapid Axis nhấn mạnh rằng sự mài mòn khuôn là yếu tố đóng góp chính. Việc xử lý sự cố này đòi hỏi một quy trình kiểm tra hệ thống:

• Kiểm tra lực kẹp: Đảm bảo công suất máy đủ lớn để giữ chặt hai nửa khuôn lại với nhau, chống lại áp lực tiêm.
• Kiểm tra khuôn: Kiểm tra đường phân khuôn về tình trạng có dị vật, mài mòn hoặc hư hỏng. Việc bảo trì khuôn định kỳ là rất quan trọng.
• Tối ưu hóa các thông số quy trình: Giảm tốc độ hoặc áp lực tiêm xuống mức vừa đủ để điền đầy chi tiết mà không ép kim loại tràn ra ngoài buồng khuôn.

Xúc hoặc biến dạng xảy ra khi một bộ phận đúc bị biến dạng khỏi hình dạng thiết kế trong hoặc sau quá trình đóng rắn. Nguyên nhân thường là do làm nguội không đều, tạo ra các ứng suất nội gây kéo và xoắn chi tiết. Các phần thành mỏng sẽ nguội và co ngót nhanh hơn các phần thành dày, dẫn đến hiện tượng ứng suất này. Các nguyên nhân khác bao gồm việc đẩy chi tiết ra không đúng cách, làm cong cơ học chi tiết còn nóng. Để khắc phục hiện tượng cong vênh, cần tập trung vào việc đạt được sự làm nguội đồng đều bằng cách điều chỉnh các kênh làm nguội khuôn và đảm bảo thiết kế chi tiết hạn chế tối đa sự chênh lệch lớn về độ dày thành. Việc điều chỉnh vị trí chốt đẩy để tạo lực cân bằng cũng có thể ngăn ngừa biến dạng.

Sai lệch là một khuyết tật xảy ra khi hai nửa khuôn đúc không căn chỉnh chính xác, dẫn đến hiện tượng lệch hoặc bước nhảy dọc theo đường phân khuôn. Đây hầu như luôn là vấn đề cơ học liên quan đến khuôn hoặc máy đúc. Các chốt định vị trong khuôn bị mài mòn hoặc gãy, các bộ phận lỏng lẻo trong máy đúc áp lực, hoặc thiết lập khuôn không đúng cách đều có thể dẫn đến hiện tượng lệch khuôn. Giải pháp bao gồm việc kiểm tra và bảo trì kỹ lưỡng cả khuôn lẫn máy để đảm bảo sự căn chỉnh chính xác và lặp lại được giữa hai nửa khuôn trong mỗi chu kỳ.

Các Câu Hỏi Thường Gặp Về Khuyết Tật Đúc Áp Lực

1. Những khuyết tật phổ biến nhất trong đúc áp lực là gì?

Các khuyết tật đúc áp lực phổ biến nhất có thể được nhóm thành ba loại. Khuyết tật bề mặt bao gồm rỗ khí, phồng rộp, vệt dòng chảy và nứt. Khuyết tật bên trong hoặc cấu trúc bao gồm rỗ co ngót và tạp chất lẫn vào. Khuyết tật về kích thước bao gồm ba via, cong vênh và lệch khuôn. Mỗi loại đều có những nguyên nhân riêng biệt liên quan đến quy trình, vật liệu hoặc thiết kế khuôn.

2. Các khuyết tật trong quá trình đúc thường được nhận biết như thế nào?

Nhiều khuyết tật, chẳng hạn như vảy, vệt chảy, nứt và cong vênh, có thể được phát hiện thông qua kiểm tra thị giác cẩn thận. Đối với các khuyết tật bên trong như rỗ khí hoặc tạp chất, cần sử dụng các phương pháp kiểm tra không phá hủy. Các phương pháp này có thể bao gồm kiểm tra bằng tia X để quan sát bên trong chi tiết hoặc kiểm tra bằng sóng siêu âm để phát hiện các khuyết tật ẩn.

3. Chìa khóa để ngăn ngừa các khuyết tật đúc là gì?

Chìa khóa để phòng ngừa là một cách tiếp cận toàn diện tập trung vào ba lĩnh vực. Thứ nhất là thiết kế khuôn chắc chắn, đảm bảo hệ thống dẫn, thoát khí và quản lý nhiệt phù hợp. Thứ hai là kiểm soát quy trình nghiêm ngặt, bao gồm việc tối ưu hóa tốc độ tiêm, áp suất và nhiệt độ. Thứ ba là quản lý vật liệu chất lượng cao, sử dụng các hợp kim sạch, được xử lý đúng cách và duy trì môi trường sản xuất sạch sẽ.

4. Các hạng mục chính của sự cố liên quan đến các bộ phận đúc là gì?

Các lỗi liên quan đến vật đúc thường do các khuyết tật làm ảnh hưởng đến độ bền của chi tiết. Chúng có thể được phân thành các khuyết tật bề mặt ảnh hưởng đến lớp phủ hoặc tính thẩm mỹ, các lỗi cấu trúc như rỗ khí và nứt làm giảm độ bền cơ học và có thể dẫn đến gãy vỡ, cũng như các sai lệch về kích thước như biến dạng hay lệch khớp gây cản trở việc lắp ráp và hoạt động đúng.